先進磨削加工技術先進磨削加工技術前言

3.1高速與超高速磨削技術

3.2

緩進給深切磨削

3.3高效深切磨削3.4精密和超精密砂帶磨削技術3.5快速點磨削技術簡介前言本章學習目標本章教學重點導入案例本章學習目標了解高速與超高速磨削技術的優勢；明確砂輪和機床結構特點明確緩進給深切磨削的特點；了解緩進給深切磨削的應用及對機床的要求，掌握緩進給深切磨削中溫升的控制方法掌握高效深切磨削原理；了解高效深切磨削對磨削系統的要求和高效深切磨床的結構特點了解精密與超精密砂帶磨削的方式及特性；掌握砂帶修整方法了解快速點磨削的技術特征及應用情況；掌握快速點磨削砂輪的“三點定心”特性。本章教學重點知識要點能力要求相關知識高速與超高速磨削了解高速與超高速磨削的優勢、掌握用于高速磨削的砂輪和機床結構高速與超高速磨削砂輪的結構、高速主軸單元、進給系統和高剛性的床身緩進給磨削的應用；高效深切磨削掌握控制緩進給磨削溫升的方法；高效深切磨削原理，對磨削系統的要求緩進給磨削的特點、工件表面完整性、控制溫升的方法；高效深切磨削的原理、優點及應用精密砂帶磨削方式掌握精密砂帶磨削的關鍵技術，了解精密砂帶磨削方式及特性精密砂帶磨削方式及特性；砂帶頭架結構、接觸輪結構；砂帶修整方法快速點磨削技術了解快速點磨削的特點；掌握砂輪“三點定位”方式快速點磨削的技術特征、砂輪的“三點定位”系統導入案例德國目前在快速點磨削這項新技術的研究開發上處于領先地位，目前已在汽車工業、工具制造業中得到應用，尤其是在汽車零件加工領域，即發動機曲軸（圖1）、凸輪軸或齒輪軸等。這些零件大都包括切入、軸頸、軸肩、偏心及螺紋磨削過程，應用此項工藝可以通過一次裝夾而實現全部加工，大大提高了零件加工精度及生產率。

快速點磨削發動機曲軸3.1高速與超高速磨削技術定義：通常把砂輪線速度在30~35m/s的磨削稱為普通磨削，砂輪線速度超過45~50m/s的即為高速磨削，速度在150~180m/s以上者稱為超高速磨削。3.1高速與超高速磨削技術3.1.1高速與超高速磨削的優勢3.1.2高速與超高速磨削技術的研究發展歷程及現狀3.1.3高速與超高速磨削用砂輪3.1.4高速與超高速磨削機床3.1.1高速與超高速磨削的優勢

高速與超高速磨削是通過提高砂輪線速度來到提高材料磨除率和磨削質量的，與普通磨削相比，其優勢主要表現在以下幾方面：（1）能提高磨削效率并可實現工件大余量的切除。（2）可明顯降低磨削力，提高零件的加工精度。（3）砂輪磨損減小，提高了砂輪使用壽命。（4）能改善工件表面完整性。（5）能實現對硬脆材料的高質量磨削。3.1.2高速與超高速磨削技術的研究發展歷程及現狀在高速與超高速磨削技術領域，德國和歐洲處于領先地位，日本后來居上，美國則在奮起直追。

1.歐洲

2.日本

3.美國

4.中國歐洲在高速與超高速磨削技術領域的地位20世紀60年代末期歐洲就開始進行高速磨削技術的研究，當時實驗室磨削速度已達210～230m/s。德國GuhringAutomation公司于1983年制造了世界上第一臺高效深切磨床,功率60kW,轉速10000r/min，砂輪線速度達209m/s。1989～1992年德國納霍斯公司、居林自動化公司先后推出了80～160m/s的CBN磨床。20世紀90年代初,已經實現了最高砂輪線速度350m/s的磨削實驗。目前，德國Aachen工科大學正在進行砂輪線速度為500m/s的超高速磨削試驗研究。日本在高速與超高速磨削技術領域的地位日本在1990年10月第五屆“日本國際機床展覽會”上，推出了120m/s的高速磨床。1993年前后，使用單顆粒金剛石進行了250m/s的超高速磨削試驗研究。1996年又推出了125m/s的CBN砂輪平面磨床。之后,又相繼開發了160m/s以上的超高速磨床和400m/s的超高速平面磨床。目前，日本實用的磨削速度已達到了200m/s。至2000年，日本已進行了500m/s的超高速磨削試驗。美國在高速與超高速磨削技術領域的地位美國于1969年生產出80m/s的高速無心磨床。1970～1971年本迪克斯公司和Carnegie-Mellon大學先后研制成功91m/s切入式高速磨床和125m/s的外圓磨床。1993年，美國的EdgetekMachine公司首次推出圓周速度達203m/s的單層CBN砂輪超高速磨床。1996年美國Connecticut大學磨削研究與發展中心研制成功最高磨削速度達250m/s的無心外圓磨床。目前美國的高效磨削磨床很普遍，主要是應用CBN砂輪。中國在高速與超高速磨削技術領域的地位我國于上世紀70年代開始有關高速與超高速磨削技術的研究工作。1975～1976年，試制成功了MS132型80m/s外圓磨床和MBSA1332型80m/s半自動高速外圓磨床，磨削效率達到了車削和銑削的生產率。2000年湖南大學在中國數控機床展覽會(CCMT′2000)上，推出了線速度120m/s的數控凸輪軸磨床。多年來，東北大學和湖南大學等一直在開展超高速磨削技術的研究，并先后研制出圓周速度200m/s超高速試驗磨床和314m/s的超高速平面磨削試驗臺。3.1.3高速與超高速磨削用砂輪高速與超高速磨削用砂輪的設計和制造與磨削效果密切相關。高速與超高速磨削時，砂輪的高速回轉產生很大的離心力，因此要求高速與超高速磨削用砂輪應具有高的動平衡精度和抗裂性、良好的阻尼特性、高的剛度和良好的導熱性，而且其機械強度必須能承受高速與超高速磨削時的切削力等。3.1.3高速與超高速磨削用砂輪1.高速與超高速磨削砂輪的結構2.高速與超高速磨削砂輪的磨料3.多層超硬磨料砂輪的結合劑4.高速砂輪的優化設計高速與超高速磨削砂輪的結構結構組成：高速與超高速磨削砂輪與普通砂輪不同，其結構形式由磨料層、過渡層和基體三部分組成。磨料層由超硬磨料、結合劑及填料組成，是砂輪進行磨削加工的部分。過渡層由結合劑和其他材料組成，將磨料層牢固地把持在基體上，以保證磨料層被充分地使用。基體是砂輪的基本形體，起支承磨料層的作用。高速與超高速磨削砂輪的結構分類：高速與超高速磨削砂輪可分為

1.單層超硬磨料砂輪

2.多層可修整磨料砂輪單層超硬磨料砂輪分類：單層超硬磨料砂輪有電鍍和高溫釬焊兩種類型。工作原理：利用電鍍或釬焊工藝將經特殊加工、尺寸均勻和細小的單層超硬磨料，采用鎳、鈷（電鍍）或銅（釬焊）等作基質金屬（起粘接作用），使超硬磨料固結到經精密加工成的一定尺寸和幾何形狀的基體表面上而成。特點：具有制造設備和工藝簡單、使用壽命長、型面精度高、容屑空間大、允許的線速度高、無需修整等優良性能，在高速和超高速磨削中占據了無可爭議的主導地位。單層超硬磨料砂輪兩種單層超硬磨料砂輪的對比：電鍍砂輪：為磨屑提供了充足的空間，其磨屑酷似微小銑削切屑，磨削時砂輪非常鋒利，磨削力小，有很高的材料磨除率。但對環境造成污染。高溫釬焊砂輪：使砂輪壽命大大提高，砂輪工作線速度可達到300～500m/s以上，可大大增加容屑空間（見圖3-1），砂輪不易堵塞，基本上不會對環境造成任何污染。是今后高速與超高速磨削首選的磨削工具。三種不同結合劑產生的容屑空間多層可修整磨料砂輪多層可修整磨料砂輪的磨粒是靠結合劑包埋鑲嵌固定的。傳統的多層超硬件砂輪的主要缺點是大量磨料被結合劑包埋，砂輪容屑空間較小（甚至無容屑空間），為使砂輪鋒利，需不斷對砂輪進行修整。在磨削加工過程中，隨著磨粒的鈍化，砂輪極易堵塞，導致磨削力上升，溫度升高。為降低磨削溫度、減少磨削燒傷，只能在磨削過程中大量使用磨削液，而這又會加重環境污染，大大降低磨削加工的綠色程度。高速與超高速磨削砂輪的磨料磨料是構成砂輪的主要原料，在磨削過程中對工件起切削作用，應具有高的硬度和適當的脆性。高速與超高速磨削砂輪的磨料主要是立方氮化硼、金剛石及一些新型磨料。立方氮化硼和金剛石被稱為超硬磨料。由于金剛石易和鐵族元素產生化學反應，故適于磨削硬質合金及非金屬硬脆材料；立方氮化硼砂輪則適于磨削硬而韌的黑色金屬材料及高溫硬度高、熱傳導率低的黑色金屬材料。高速與超高速磨削砂輪的磨料新型磨料主要有微晶氧化鋁磨料、CDA磨料、ABN800和ABN600磨料。微晶氧化鋁磨料（SG）硬度高、自銳性好，用其制作的砂輪具有耐磨性好、磨削熱少、使用壽命長、磨除率高和磨削質量好、成本低，對磨削機床無任何特殊要求，砂輪易修整,價格適中。CDA具有微刃破碎的自銳作用，可以提高磨削比、降低磨削功率消耗。ABN800和ABN600具有較高的抗壓強度和熱穩定性。磨削時產生的磨削力小、功率消耗少、加工質量好、使用壽命長，更適合高生產率磨削。多層超硬磨料砂輪的結合劑多層超硬磨料砂輪有陶瓷、樹脂和金屬三種結合劑。陶瓷結合劑具有多孔性，比樹脂砂輪耐用，但性脆，韌性及彈性較差，不能承受側面彎矩力，不適于在惡劣的沖擊或重載荷條件下工作。樹脂結合劑對磨料的結合強度較弱，磨削時自銳性好，不易堵塞，磨削效率高、磨削力小，磨削溫度低。主要用于要求磨削效率高，表面粗糙度值較低的場合。其不足是耐磨性較差，砂輪磨損較大，不適合重負荷磨削。多層超硬磨料砂輪的結合劑金屬結合劑應用較廣的有青銅基和鑄鐵基結合劑。青銅基結合劑剛性好、強度高、耐磨性好、使用壽命長、形狀保持性好，能承受較大的載荷。但自銳性差、易堵塞、發熱、修整較困難。青銅基砂輪主要用于玻璃、陶瓷等非金屬硬脆材料的磨削。鑄鐵基結合劑強度高、不易破損、耐磨性好、具有良好的整形修銳性，鑄鐵基砂輪適于磨削各種硬脆材料。高速砂輪的優化設計要實現高速與超高速磨削，首先必須解決的問題是砂輪在磨削時的安全性，而安全性很大程度上依賴于砂輪基體的強度，對磨料層強度、基體與磨料層的結合強度也有很高要求。為了保證砂輪在高速與超高速運轉條件下承受巨大離心力而不破碎，砂輪基體材料及形狀必須依據機床性能、使用要求、加工對象等進行綜合優化設計。圖3-2所示為采用有限元法運用ANSYS優化設計的超高速砂輪鋁合金基體的截面形狀。超高速砂輪基體優化后的截面形狀3.1.4高速與超高速磨削機床高速與超高速磨削機床除具有普通磨床的一般功能外，還應具有如下特點：1.良好的動態特性；2.超高速條件下砂輪的緊固和高強度；3.高安全性；4.高的運動精度；5.高的熱穩定性；6.高速砂輪的動平衡性。3.1.4高速與超高速磨削機床高速與超高速磨削機床的組成：1.高速主軸單元2.進給系統3.高剛性的床身4.冷卻系統高速主軸單元主軸的高速化要求主軸有足夠的剛度、回轉精度、熱穩定性好、可靠、功耗低、壽命長等。高速主軸結構單元研究的關鍵技術：高性能內裝式電動機設計和制造技術、電主軸的損耗和溫升抑制技術、大功率高速閉環矢量控制技術、高精度主軸定位控制技術、高速軸承及其潤滑散熱冷卻技術、在線測試及動平衡技術、主軸系統的潤滑和冷卻等。主軸軸承可采用陶瓷滾動軸承、磁懸浮軸承、空氣靜壓軸承或液體動靜壓軸承等。進給系統進給系統是評價高速與超高速磨床性能的重要指標之一。隨著高速與超高速加工的發展，國內外都普遍采用了直線伺服電動機直接驅動技術，有效避免了傳統的滾珠絲杠傳動中的反向間隙、彈性變形、摩擦磨損和剛度不足等缺陷，可獲得高精度的高速移動并具有極好的穩定性。高剛性的床身為了提高高速磨床的剛度，目前國內外都有采用人造花崗巖來制造機床的床身和立柱，也有將立柱和底座整體鑄造而成，還有采用在鋼板焊接件內腔中填充阻尼材料以提高其抗振性。冷卻系統采用恰當的磨削液注入方法，增加磨削液進入磨削區的有效部分，提高冷卻和潤滑效果，對于改善工件質量、減少砂輪磨損極其重要。為實現對磨削區的冷卻，沖走磨屑，磨削液的注入必須有足夠大的動能，以沖破砂輪周圍的高速氣流，使磨削液抵達磨削區，故與普通磨削相比，磨削液的流量、壓力均成倍增加。磨削液注入方式：高壓噴射法、空氣擋板輔助截斷氣流法、砂輪內冷卻法和開槽砂輪法等，采用新穎的磨削液注入方式和特殊設計的鞋形噴嘴，將有效地去除空氣障膜層的影響，使磨削液能最大限度進入磨削。3.2緩進給深切磨削緩進給深切磨削也稱作緩進給強力磨削，是一種高效的磨削加工工藝方法，它是以較大的切深和很小的工件進給速度磨削工件，通過增大砂輪切削深度來增加磨屑長度，以獲得高磨除率（高出普通磨削5倍以上）。該方法在平面磨削中占有主導地位，主要用在磨削溝槽和成型表面。3.2緩進給深切磨削3.2.1緩進給深切磨削的特點3.2.2對緩進給深切磨床的要求3.2.3緩進給深切磨削中工件表面完整性3.2.4緩進給深切磨削中溫升的控制3.2.5緩進給深切磨削的應用3.2.1緩進給深切磨削的特點與普通磨削相比，緩進給深切磨削具有如下特點：（1）加工效率高（2）砂輪沖擊損傷小，工件形狀精度穩定（3）擴大了磨削工藝范圍（4）磨削力大、磨削溫度高（5）工件精度穩定，加工精度高3.2.2對緩進給深切磨床的要求基于緩進給深切磨削技術的特點，在進行緩進給深切磨床設計時，應重點關注下述幾個主要技術問題：（1）機床必須具有足夠大的主軸傳動功率和剛度，電動機功率一般在10kw以上。（2）砂輪主軸系統的精度要高。（3）緩進給機構采用機械傳動，工作臺縱向進給速度為20～500mm/min，要求平穩無爬行現象，應設有快速返程裝置。3.2.2對緩進給深切磨床的要求（4）機床的總體剛度要好熱變形小，能承受比傳統磨削大得多的磨削力。（5）要具有良好的冷卻、沖洗和過濾系統。（6）采用先進的CNC控制系統，具有快速數據處理能力和高功能化特性，能實現高速插補和程序段處理，以及有效的超前處理能力。3.2.3緩進給深切磨削中工件表面完整性1.表面粗糙度2.磨削表面燒傷3.殘余應力表面粗糙度緩進給深切磨削砂輪與工件接觸弧長度

大，速度比（)大，單顆磨粒承受的磨削力小，隨磨削時間

延長，砂輪磨損不嚴重，砂輪地貌變化小，因而零件表面粗糙度變化較緩慢，初磨狀態取決于砂輪修整狀況，速度比增大，粗糙度值下降。磨削表面燒傷緩進給深切磨削的磨削溫度雖不高，但因磨削深度

大，砂輪與工件接觸面積大，當磨削液的注入壓力及流量不足、沖洗壓力低及砂輪選擇不當時，也會在接觸區發生不同程度的燒傷。殘余應力緩進給深切磨削所形成的工件表面殘余應力是擠光效應、壓粗效應、熱效應及熱比容變化效應等綜合作用的結果。擠光效應作用占主導，殘余應力主要是塑性變形引起的。基本上是壓應力。增大磨削深度及工件速度，均使單顆磨粒的磨削厚度增加，加劇壓粗效應大于擠光效應，同時熱效應亦增加，磨削深度的影響顯著，所以磨削深度、工件速度增加，都使殘余應力增大。3.2.4緩進給深切磨削中溫升的控制為有效控制緩進給深切磨削中的溫升，避免工件表面磨削燒傷，可采取下列措施：（1）采用高壓、大流量磨削液進行冷卻、沖洗砂輪。（2）選用超軟大氣孔組織砂輪，可以減少砂輪與工件的的實際接觸面積，保持磨粒處于鋒利狀態，砂輪通過大氣孔將磨削液帶入磨削區，并在離心力作用下磨削液進入磨削區，進行熱交換后，又被氣孔帶出磨削區，使磨削區溫度下降。3.2.4緩進給深切磨削中溫升的控制（3）選用開槽砂輪，以減少砂輪與工件的接觸面積，磨削液通過槽內壓入磨削區，并改變磨削液流動方向，提高冷卻效果，降低磨削溫度。3.2.5緩進給深切磨削的應用緩進給深切磨削適用于加工各種型面和溝槽，特別是能有效地磨削難切削材料的各種成形表面，其主要的應用場合如下：（1）緩進給深切磨削的加工效率和銑、拉、刨、車等常規加工方式一樣，但公差范圍更小，幾乎不出現毛刺，可取代上述加工方式。（2）陶瓷、金屬陶瓷復合材料、晶須加強材料以及高溫超級合金之類的新一代材料的磨削加工。（3）用于高硬度的鑄鐵、淬硬鋼以及鐵基、鎳基、鈷基高溫合金材料和其它難加工材料的加工。3.2.5緩進給深切磨削的應用（4）用于加工纖維增強型復合材料或纖維增強型金屬材料，可避免銑削、拉削或車削加工容易造成的纖維撕裂，并由此造成材料強度和表面質量降低等不良后果。（5）加工鈦、鎂類活性合金材料。（6）超硬、脆硬材料的加工。（7）高精度空間曲面和窄深槽的加工。3.3高效深切磨削3.3.1概述3.3.2高效深切磨削原理3.3.3高效深切磨削對磨削系統的要求3.3.1概述定義：高效深切磨削是集砂輪高速度（100～250m/s）、高進給速度（0.5～10m/min）和大切深（0.1～30mm）為一體的高效率磨削技術，可直觀地看成是緩進給磨削和超高速磨削的結合。應用場合：高效深切磨削磨除率極高，特別適于進行溝槽零件的全磨削深度單行程磨削。此項技術已成功地用于絲杠、螺桿、齒輪、轉子槽、工具溝槽等以磨代銑加工。3.3.2高效深切磨削原理原理：在高效深切磨削中，由于高的工件進給速度，磨削熱進入工件的深度比緩進給磨削要淺，大量磨削熱集中在砂輪與工件的接觸層（即砂輪與工件接觸面的表層），導致該層溫度上升、受熱軟化，而該層在加工中作為磨屑被快速而且連續的去除，從而帶走大量的磨削熱。再加上磨削液在高效深切磨削條件下高的導熱性，帶走大量的磨削熱。因此，在高磨除率條件下，工件的磨削溫度較低。3.3.2高效深切磨削原理在高效深切磨削中工件進給速度是最重要的，只有采用高的工作臺速度，才能將工件表面保持在一個不會產生熱損傷的溫度上。砂輪可以稱為一個熱源，工件進給速度高才能較快地磨出表面，使大部分能量傳給碎屑和磨削液，并很快從接觸區帶走。如圖3-3所示，當砂輪線速度達到100m/s以后再繼續提高時，磨削溫度反而下降，直至線速度達到150m/s時，其溫度大致與60m/s時一樣。3.3.2高效深切磨削原理3.3.2高效深切磨削原理提高金屬單位磨除率不會導致磨削力和能量增加。高效深切磨削所消耗的能量比緩進給磨削低得多，不足緩進給磨削所消耗能量的10%。原因是高效深切磨削工件進給速度大，未變形切屑變厚，生成切屑所消耗的能量顯著減少。圖3-4表示工件速度和金屬磨除率對磨削表面區溫度的影響。試驗已表明，在緩進給磨削和高效深切磨削范圍之間，存在一個溫度較高的區域（圖中A點和B點之間的區域），在該區域工件表面容易發生燒傷。3.3.2高效深切磨削原理3.3.3高效深切磨削對磨削系統的要求1.砂輪2.高速主軸單元3.機床結構4.冷卻系統砂輪高效深切磨削的砂輪應具有好的耐磨性、高的動平衡精度和抗裂性、良好的阻尼特性、高的剛度和良好的導熱性，而且其機械強度必須能承受高速、超高速磨削時的切削力等。磨削鋼鐵材料一般使用CBN磨料，粒度在60～80號為宜。砂輪為了保證砂輪在整個使用壽命中保持鋒利，砂輪的結構需有利于磨粒分裂。砂輪修整是決定磨削質量的關鍵因素之一，不同的修整方法具有不同的特點，因而應用中需綜合考慮加工條件、工件材料、砂輪材料等因素，以選擇最佳修整方案。砂輪平衡是獲得高的工件表面質量及砂輪壽命的前提，對高速旋轉下的高效深切磨削砂輪必須在工作轉速下進行分級動平衡。高速主軸單元高效深切磨削用主軸單元的性能，在很大程度上決定了高速磨床所能達到的最高磨削速度極限。主軸的高速化要求主軸有足夠的剛度，回轉精度高，熱穩定性好，可靠，功耗低，壽命長等。要滿足這些要求，主軸的制造及動平衡，主軸的支撐（軸承），主軸系統的潤滑和冷卻，系統的剛性等是很重要的。為減小由于磨削速度的提高而增加的動態力，要求砂輪主軸及主軸電動機系統運行極其精確，且振動極小。機床結構高效深切加工不但要求機床有很高的主軸轉速和功率，而且同時要求機床工作臺有很高的進給速度和運動加速度。盡可能組合多種磨削功能，實現在一臺磨床上能完成所有的磨削工序。還要求機床有高動態精度、高阻尼、高抗振性和熱穩定性，高度自動化和可靠的磨削過程。磨床支承構件是砂輪架、頭架、尾架、工作臺等部件的支撐基礎件，要求它有良好的靜剛度、動剛度及熱剛度。冷卻系統采用恰當的注入方法，增加磨削液進入磨削區的有效部分，提高冷卻和潤滑效果，對于改善工件質量和減少砂輪磨損是極其重要的。在高速條件下，為了實現對磨削區的冷卻，沖走切屑，噴注的磨削液必須有足夠大的動能，以沖破砂輪周圍的高速氣流，使磨削液抵達磨削區。故與普通磨削相比，磨削液的流量、壓力均成倍增加。此外，為了保證高速高效磨削的表面質量，提高磨削液的利用率，減少磨削液中殘留雜質對加工質量及機床系統的不良影響，必須采用一套高效高過濾精度的磨削液過濾裝置。3.4精密和超精密砂帶磨削技術3.4.1概述3.4.2砂帶磨削特點3.4.3精密和超精密砂帶磨削方式3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架3.4.5砂帶選擇及其修整3.4.1概述定義：砂帶磨削是一種高精度、高效率、低成本的新磨削方法，能獲得高的加工精度和表面質量，有“萬能磨削”和“冷態磨削”之稱。特點：加工效率高，應用范圍廣,適應性強,使用成本低,操作安全方便等。適用場合：砂帶磨削廣泛地應用于各種材料的磨削和拋光中，特別適用于加工大型薄板、帶材、長徑比很大的薄壁孔和外圓。3.4.2砂帶磨削特點砂帶磨削的特點主要表現在：（1）砂帶磨削除了具有砂輪同樣的滑擦、耕犁和切削作用外，還有磨粒對工件表面的擠壓作用，并使之產生塑性變形、冷硬層變化和表層撕裂，以及由于摩擦使接觸點溫度升高，而引起的熱塑性流動等綜合作用。（2）經過精選的針狀磨粒采用先進的“靜電植砂法”，使磨粒均勻直立于基底、且鋒口向上、定向整齊排列，等高性好，容屑間隙大，接觸面小，具有較好的切削性能。3.4.2砂帶磨削特點（3）砂帶磨削時接觸面小，摩擦發熱少，可以有效地減少工件變形及燒傷，加工精度高，砂帶在磨削時是柔性接觸，具有較好地磨削、研磨和拋光等多重作用，再加上磨削系統振動小，磨削速度穩定使得表面加工質量粗糙度值小，殘余應力狀態好，工件的粗糙度值可達Ra=0.050.01μm，且表面粗糙度值均勻，加工表面質量高。（4）砂帶磨削可以用于平面、外圓、內圓磨削、復雜的異形面加工。~3.4.3精密和超精密砂帶磨削方式砂帶磨削方式分為開式砂帶磨削和閉式砂帶磨削兩大類。開式砂帶磨削質量穩定，磨削效果好，但效率不如閉式砂帶磨削，多用于精密和超精密磨削，如圖3-5（a）所示為開式外圓磨削。閉式砂帶磨削加工效率高，但噪聲大，易發熱，適用于粗、半精和精加工，圖3-5（b）所示為閉式外圓磨削。3.4.3精密和超精密砂帶磨削方式3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架定義：砂帶磨床是根據工件形狀，以相應的接觸形式，用高速運動的砂帶對工件表面進行磨削和拋光的機床。類型：一般分為外圓砂帶磨床、內圓砂帶磨床、無心砂帶磨床、平面砂帶磨床、寬砂帶磨床和專用砂帶磨床等，其關鍵部件是砂帶頭架。砂帶磨削頭架構成：主要由卷帶輪、接觸輪、砂帶輪、電動機、基座等構成。3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架定義：砂帶振動磨削，它是將開式砂帶磨削和振動疊加起來形成的一種復合加工。一般振動是疊加在接觸輪的軸向方向，其振動的主要作用是：（1）在開式砂帶磨削中振動可以彌補工件不能高速運動時的效率下降，使加工效率大大提高。（2）振動的疊加可以形成復雜而又不重復的磨削軌跡，形成網狀紋路，有利于降低表面粗糙度值，得到很低的粗糙度值加工表面。3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架（3）由于振動的作用，可以采用干式磨削，加工表面不易出現劃痕，對加工軟材料非常有利。（4）對于寬砂帶，沿接觸輪軸向振動可使砂帶不跑偏和磨損均勻。

圖3-6是一種磨削外圓或平面的開式砂帶振動磨削頭架。3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪是砂帶頭架上最重要的關鍵零件，其基本結構如圖3-7示，輪轂和外緣由不同材料制成，一般輪轂用鋼鐵制造，外緣視磨削要求不同，可選用鋼、銅、橡膠等材料。接觸輪的主要參數有外緣材料、硬度、表面形狀及尺寸等。3.4.4精密砂帶磨床和砂帶頭架3.4.5砂帶選擇及其修整砂帶選擇：根據被加工材料、加工精度和表面粗糙度要求等來選擇砂帶，其中包括磨料種類、粒度、基底材料等。砂帶修整：在精密和超精密磨削時，為保證加工質量，新砂帶在使用前，可進行一次修整，主要改善磨粒的等高性，避免少數凸出的磨粒劃傷工件表面，使砂帶一開始就進入正常磨損的最佳階段，這對提高加工表面質量十分有效。3.4.5砂帶選擇及其修整修整方法如下：（1）滾壓法

使砂輪通過一對有相對間隙的淬火鋼制平滑滾輪。（2）對磨法

用一細粒度砂帶與欲用的新砂帶對磨，將其凸出磨粒修整掉。（3）預磨法

將新砂帶使用一段時間后，待砂帶處于正常磨損的最佳階段時備用。3.5快速